Güç Sistemi Korumasında Selektiflik: Trafo Merkezlerinde Röle Koordinasyonu ve Arıza Analizinin Önemi

Koruma Sistemleri Neden Sadece "Ayar" Değildir?

Orta Gerilim (OG) trafo merkezleri, bir tesisin enerjisinin yönetildiği ve dağıtıldığı en kritik noktalardır. Bu merkezlerde oluşabilecek bir faz-faz veya faz-toprak kısa devresi gibi arıza durumlarında, ortaya çıkan devasa arıza akımları (fault currents) saniyeden kısa süre içinde trafolara, kablolara ve hücrelere geri dönülmez termal ve mekanik hasarlar verebilir.

Burada devreye giren sekonder koruma röleleri, sadece birer "sigorta" değildir. Onlar, sistemin beynidir. Ancak bu beynin doğru çalışması, "selektiflik" (seçicilik) ilkesine dayalı karmaşık bir mühendislik koordinasyonu gerektirir.

Bir arıza durumunda tüm tesisin enerjisini kesmek (blackout) bir çözüm değil, bir başarısızlıktır. Gerçek mühendislik; arızayı kaynağında, en hızlı şekilde ve sadece arızalı bölgeyi izole ederek (selektiflik) sistemin geri kalanının çalışmaya devam etmesini sağlamaktır. Bu yazıda, bu kritik koordinasyonun teknik temellerini inceleyeceğiz.

1. Röle Koordinasyonunun Temeli: Zaman-Akım Eğrileri (TCCs)

Selektifliğin sağlanmasındaki temel araç, rölelerin zaman-akım eğrilerinin (Time-Current Curves - TCCs) ayarlanmasıdır. Amaç şudur: Arızaya en yakın olan (yük tarafındaki) koruma elemanı, kendinden bir önceki (kaynak tarafındaki) elemandan daha önce açmalıdır.

Bu koordinasyonu sağlamak için profesyonel güç sistemleri analiz yazılımları (örneğin ETAP) kullanarak tesisin üç faz kısa devre ve toprak arıza akımlarını hesaplarız. Bu hesaplara göre:

  • Aşırı Akım Röleleri (ANSI 50/51): Rölenin "ani açma" (50) ve "gecikmeli açma" (51) ayarları yapılır. Yük tarafındaki rölenin TCC eğrisi, kaynak tarafındaki rölenin eğrisinin altında kalmalıdır. Arada, kesicinin açma süresi ve bir emniyet payı (genellikle 0.3-0.4 saniye) kadar bir "koordinasyon zaman aralığı" (CTI) bırakılır.

2. Sadece Aşırı Akım Yetmez: Diferansiyel ve Yönlü Korumalar

Modern ve büyük tesislerde, sadece TCC koordinasyonu yeterli değildir. Özellikle trafolar gibi pahalı varlıklar için çok daha hızlı ve hassas korumalara ihtiyaç duyarız:

  • Trafo Diferansiyel Rölesi (ANSI 87T): Bu röle, Kirchhoff yasasına göre çalışır; trafonun giriş ve çıkış akımlarını anlık olarak karşılaştırır. Normal işletmede bu iki akım (çevirme oranı dikkate alındığında) eşittir. Ancak trafonun içinde bir arıza (sargı kısa devresi vb.) oluşursa, akım dengesi bozulur. Diferansiyel röle, bu dengesizliği milisaniyeler içinde algılar ve trafonun her iki tarafındaki kesicilere açma komutu gönderir. Bu, trafo için en hızlı ve en güvenilir korumadır.

  • Yönlü Aşırı Akım Röleleri (ANSI 67/67N): Özellikle ring (döngü) şebekelerde veya birden fazla kaynaktan beslenen tesislerde, arıza akımının yönünü algılamak kritik önem taşır. Yönlü röleler, arızanın hangi taraftan kaynaklandığını tespit ederek sadece o yöndeki kesiciye açma komutu verir ve gereksiz yere sağlıklı fiderlerin açmasını engeller.

3. Aybem Enerji Güvencesi: Sahada Test ve Doğrulama (Sekonder Enjeksiyon)

Tüm bu mühendislik hesapları (ETAP simülasyonları ve koordinasyon ayarları) yapıldıktan sonra, bu ayarların röleye doğru girildiğini ve rölenin bu senaryolara doğru tepki vereceğini sahada doğrulamak zorundayız.

Bu noktada Test ve Devreye Alma uzmanlığımız devreye girer:

  • Sekonder Enjeksiyon Testi: Özel test cihazları kullanarak, rölenin akım ve gerilim girişlerine simüle edilmiş arıza değerleri enjekte ederiz.

  • Doğrulama: Rölenin, hesapladığımız TCC eğrisine uygun olarak, tam olarak belirlenen akım değerinde ve tam olarak belirlenen saniye gecikmesinde açma sinyali (trip) üretip üretmediğini kronometrik olarak ölçeriz. Diferansiyel röleler için işletme ve frenleme bobinlerinin eğrilerini test ederiz.

Sonuç: Koruma Mühendisliği, Tahmin Değil Hesaptır

Bir trafo merkezindeki koruma sistemleri, tesisinizin milyonlarca liralık varlıklarını ve üretim sürekliliğini koruyan can damarıdır. Bu sistemlerde "tahmini" veya "standart" ayarlar kullanmak, arıza anında felakete davetiye çıkarmaktır.

Aybem Enerji olarak biz, güç sistemleri analizi, arıza akımı hesaplamaları, TCC koordinasyonu ve hassas sekonder enjeksiyon testleri uzmanlığımızla, tesisinizin sadece çalışmasını değil, en zorlu arıza koşullarında bile güvende kalmasını taahhüt ederiz.

Yusuf TEKATLI Kurucu, Elektrik-Elektronik Mühendisi, Aybem Enerji

Share